已经开建的北京新机场,曾被英国《卫报》评为即将竣工的新世界七大奇迹的榜首。据说北京新机场将是未来世界最大空港之一,也将是未来世界上最大的单体隔震建筑。 气势恢宏的北京新机场位于京城南部永定河北岸,主体建筑航站楼由中央主楼和五条放射状指廊构成,仅航站楼主体结构占地面积就达到了200亩,如此大跨度的单体建筑,足够装下整个水立方。 北京新机场不仅结构复杂、空间跨度大,建成后还将是世界上首座实现高铁下穿、双进双出的航站楼,届时新机场航站楼距离高铁的垂直距离仅为11米,当高铁以350公里的时速通过510米长的高铁隧道时,将会产生较强的振动和较大的风压。如此大的建筑,如何变成具有极强抗震能力的楼坚强,相关专家表示,隔震技术的应用很好地解决了高铁的振动问题。 中国工程院院士周福霖是国内著名的工程结构与工程抗震专家,早在2013年周院士就建议中国民航总局在北京新机场建设中采用隔震技术。后经过专家一系列论证,2015年8月新机场的隔震方案通过审查,当时专家们一致认为,采用隔震技术是最合理最经济的方案。 所谓隔震,简单地说就是在上部结构和地面之间,设置一层柔软的隔震层,减少地面运动向上部结构传递,使上部结构的地震反应大幅降低,从而实现隔离地震。通常隔震结构的地震反应仅有非隔震结构的1/4至1/8,因而可以极大提高建筑的抗震性能。 一般隔震层由若干个隔震支座组成,而隔震支座则是由橡胶和钢板相互叠加黏结而成,这样既保证了隔震支座的刚度,又使其具有良好的柔韧性。 周福霖院士说,隔震体系把传统抗震体系中通过加大结构断面和配筋的硬抗概念和途径,改为以柔克刚的减震概念和途径,是中华文化以柔克刚哲学思想在结构防震工程中的成功运用。 北京市地震局总工程师邢成起介绍,北京新机场设计成辐射状,跨度大,结构非常复杂,作为重要的生命线工程,它的抗震设防要求是在遭遇地震影响时,不但要确保航站楼结构完好,还要保证仪器设备正常运转和人员安全,并在灾后发挥应急救援作用,如果采用传统抗震设计恐怕难以实现设防目标,而采用隔震技术能使得它的结构安全性大大提高,同时也有效解决了其与地铁、城铁等轨道交通对接时的振动问题。 在北京新机场项目中,航站楼核心区地下一层柱顶处设置成了隔震层,隔震装置采用了铅芯橡胶隔震支座、普通橡胶隔震支座、滑移隔震橡胶支座和粘滞阻尼器等,整个航站楼总共使用了1320套隔震装置,其中直径为1200毫米、1300毫米、1500毫米橡胶隔震支座的数量分别为785个、66个和217个;直径为600毫米、1500毫米不锈钢滑板支座的数量分别为38个和70个;粘滞阻尼器总共144条。从使用的隔震弹性滑板支座来看,无论是体量还是单个支座的吨位都创下国内之最,刷新了此前昆明新机场保持的纪录。建成后的北京新机场航站楼,将成为全球最大的单体隔震建筑,抗震设防烈度达8度。 据悉,建筑物采用隔震技术,不仅可以解决建筑工程的抗震问题,还能明显降低建筑成本。《中国地震动参数区划图》主编高孟潭研究员认为,隔震技术的应用可以减少建筑物梁柱的尺寸,降低钢筋和水泥的使用量,在一定程度上能够降低建筑物的造价,带来一定的经济效益。 相对于传统抗震技术而言,高烈地区建筑采用隔震技术,造价反而比传统抗震结构节省3%到20%。一般情况下,设防烈度越高的地区,隔震技术的成本优势越明显。北京新机场建设工程通过采用减隔震设计,航站楼上部结构抗震措施和水平地震作用降低了一度,使得梁柱截面减小,节省大量钢材、混凝土等,因而综合造价节省约10%。